Agregate de elaborare a oelului

1.5. Agregate de elaborare a oelului

La elaborarea oelului, indiferent de materia prim utilizat, pentru formarea bii metalice este necesar o surs de cldur, care s asigure agregatului de elaborare o temperatur mai mare de 1873 K (1600 0 C).

Din acest punct de vedere procedeele de elaborare se mpart n:

a) Procedee la care cldura este adus din exterior unde cldura necesar este obinut prin transformarea energiei electrice cuptoare electrice cu arc sau cuptoare electrice cu inducie. La aceste cuptoare ncrctura este de regul solid, format in principal din fier vechi, dar se poate folosi i font care poate fi i lichid. Procesele de afinare au loc cu ajutorul minereului de fier i/sau oxigen tehnic.

b) Procedee la care cldura este dat de procesele de afinare. Oxidarea elementelor nsoitoare (siliciu, mangan, fosfor) ca i oxidarea fierului i a carbonului, este un proces exoterm. Pentru ca aceast cldur s poat asigura o temperatur de peste 1873 K, este necesar ca ncrctura s fie preponderent lichid i s conin elementele nsoitoare n cantitate mare. Aceste condiii se realizeaz cnd se lucreaz cu font lichid (sau cu proporie mare de font lichid) iar afinarea se face cu oxigen gazos. Procesul se numete afinare prin convertizare.

1.5.1. Cuptorul cu arc electric

Utilizarea arcului electric pentru elaborarea oelului a fost posibil numai atunci cnd s-a putut produce energie electric mult i la un pre convenabil.

Capacitatea cuptoarelor cu arc electric a ajuns pn la circa 340 t, cu transformatoare care dezvolt aproape 1 MVA/t, consumul de energie electric variind n limitele 358 ... 500 kWh/t, cu o valoare total a energiei consumate de 460 ... 735 kWh/t. De asemenea, consumul de electrozi a sczut la valori de 1,5 ... 4,5 kg/ t, cu o medie de 2,95 kg/ t oel lichid. n plus, din punct de vedere mecanic, s-a dovedit necesar creterea vitezei de deplasare (n diverse variante) a elementelor constructive ale CAE pentru minimizarea staionrilor operaionale.

Cuptorul cu arc electric, cuprinde trsturi comune, att n varianta CAE clasic ct i n varianta EBT, fiind compus din mai multe componente plasate n grupuri funcionale: corpul cuptorului cu cuva cptuit cu materiale refractare, n care se desfoar procesul de elaborare, mecanismele de basculare - rabatere - deplasare ale cuptorului, bolii i electrozilor, instalaia electric i echipamentele auxiliare plasate fie pe corpul cuptorului, fie n apropierea sa. Componentele principale ale unui cuptor cu arc electric clasic i EBT sunt prezentate n fig. 1 i 2.

Cuptorul cu arc electric funcioneaz cu curent trifazat avnd pentru fiecare faz cte un electrod. Cuptorul propriu zis este format din: 1-cuv, din tabl de oel cptuit cu material refractar; 2- bolt detaabil prevzut cu trei orificii prin care trec cei trei elctrozi -6, susinui de capetele de prindere -7, care au rolul i de contact electric. Cuva are o deschidere pentru ua de lucru - 5 i una pentru orificiu i jgheabul de evacuare a oelului i zgurii -4.

Arcul electric se formeaz ntre electrozi i baia metalic - 3. Cuptorul poate fi basculat n timpul elaborrii cu ajutorul unei instalaii electrohidraulice - 8, spre ua de lucru cu 150 pentru evacuarea zgurii si cu 45-500 spre jgheabul de evacuare.

Puterea transformatorului se alege funcie de capacitatea cuptorului i de energia electric necesar pentru topirea ncrcturii metalice.

(1)

n care: Pt este puterea transformatorului, n kVA; cos este factorul de putere; tt timpul de topire, n ore; P este capacitatea cuptorului, n tone; q, este cldura consumat de reaciile endoterme, n kWh.

Transformatorul este folosit la puterea maxim numai n perioada de topire. De aceea se alege puterea astfel nct sa se poat lucra cu un factor de putere de 0,8 (130-200 kWh/t capacitate).

In cursul funcionrii, arcurile se ntrerup des, mai ales n timpul topirii, datorit fie scurtcircuitrii electrozilor prin bucile de fier vechi , fie creterii rezistenei ntre electrozi prin ptrunderea unor materiale neconductoare (var, minereu etc.). aceste ntreruperi duc la mari ocuri de curent care fac ca electrozii s fie sltai din ncrctur. De aceea, cuptorul este prevzut cu instalaie de reglare automat a poziiei electrozilor.

Cuva cuptorului se cptuete cu magnezit (cuptor bazic) sau cu silica (cuptor acid).

Electrozii sunt din grafit sau crbune grafitizat.1.5.2. Convertizorul cu suflare de oxigen

Convertizorul cu suflare de oxigen este agregatul de elaborare a oelului fr surs exterioar de cldur. Cldura necesar desfurrii proceselor este dat numai de reaciile exoterme acre au loc la afinare.

Elaborarea n convertizorul LD (Linz-Donawitz a fost pus la punct n Austria n anul 1952) se caracterizeaz prin folosirea fontei lichide ca materie prim de baz (70-80%, restul fier vechi) i afinarea acesteia cu oxigen tehnic de mare puritate (99,5-99,8%) insuflat n baia metalic pe partea superioar cu o presiune de 8-18 atm cu ajutorul unei lnci rcit cu ap.

Schema de principiu a convertizorului LD este prezentat n fig. 2.

Convertizorul cu oxigen LD este un recipient din tabl de oel cptuit cu materiale refractare bazice (crmizi de magnezit sau dolomito-magnezitice, blocuri de dolomit btut).

La nceput se ncarc fierul vechi n dou reprize n convertizorul nclinat apoi se introduce fonta lichid produs in furnal dup care convertizorul se aduce n poziia vertical de lucru i se ncepe suflarea oxigenului.

Oxigenul se sufl n convertizor printr-o eav de oel cu perei dubli prin care circul apa de rcire, numit lance. Pentru protecie, lancea este cptuit la exterior cu materiale refractare tubulare. Are o lungime de 7-14 m. La partea superioar este susinut de un crucior care permite coborrea ei pn la 150-200 mm de suprafaa bii metalice.

Captul lncii construit din cupru este prevzut cu 3-9 duze (orificii) prin care se sufl oxigenul tehnic cu viteza dorit.

Gazele rezultate din procesele de afinare sunt captate de hot i transportate la sistemul de epurare.

Datorit presiunii mari cu care jetul lovete baia , se creeaz n baie o adncitur, fonta n zona respectiv fiind mpins n jos i nspre perei. Se creeaz astfel o micare descendent n mijlocul bii i una ascendent pe perei, deci se produce o amestecare puternic a bii care conduce la creterea vitezei de reacie i la omogenizarea bii din punct de vedere al temperaturii i al compoziiei chimice.

1.5.3. CUPTORUL ELECTRIC CU INDUCIE

Cuptoarele electrice cu inducie, utilizate preponderent n turntoriile de oel i font i limitat, n siderurgie, avnd cptueal acid sau bazic, cu creuzet sau cu canal, se bazeaz pe transmiterea energiei electromagnetice la ncrctura metalic supus topirii (conductor masiv, baie metalic) situat n cmpul magnetic variabil n timp al unei bobine inductoare, nclzirea efectundu-se prin efectul Joule-Lenz al curenilor turbionari indui. n cazul n care materialul este feromagnetic se adaug de asemenea, nclzirea prin efectul de histerezis pn la punctul Curie.

n siderurgie, utilizarea cuptoarelor cu inducie este limitat, datorit particularitilor procesului metalurgic, diferit de cel desfurat n agregatele clasice de elaborare a oelului (convertizor cu suflare de oxigen, cuptor cu arc electric).

Aceste particulariti sunt datorate faptului energia preluat prin intermediul transformatorului de la reeaua electric este transmis sub form de cldur, nti bii metalice i apoi zgurii, care este rece i deci, inactiv. n consecin, procese metalurgice ca defosforarea i desulfurarea, care se desfoar la interfaa baie metalic zgur activ sunt dificil, dac nu, imposibil de realizat.

Chiar i cu aceste inconveniente, pentru elaborarea (mai corect, topirea i corectarea compoziiei chimice) unor anumite mrci de oel din ncrctur curat se folosesc mai ales, cuptoare cu inducie cu creuzet alimentate cu curent electric la frecvena industrial, care lucreaz n atmosfer obinuit sau n vid.

Cuptoarele electrice cu inducie cu creuzet sunt constituite dintr-o carcas n care se gsete creuzetul bazic sau acid (realizat prin tampare) i inductorul - o spir de cupru rcit cu ap. Schema de principiu a unui cuptor electric cu inducie cu creuzet avnd capacitatea de 12 tone este prezentat n fig.3.

Fig. 1. Schema constructiv a cuptorului

cu arc electric clasic

1-cuv; 2-bolt; 3-baie metalic; 4-jgheab de evacuare; 5- u de lucru; 6-electrozi; 7-inele de prindere; 8-sistem de basculare.

Fig. 2. Schema convertizorului LD

1- convertizor, 2- lance; 3- hot;

4- orificiu de evacuare; 5- baie metalic.

Fig. 3. Cuptor electric cu inducie cu creuzet de 12 t capacitate:

1 - inductor; 2 - ecran feromagnetic; 3 - creuzet;

4 - zidrie; 5 - carcasa; 6 - capac; 7 - jgheab de evacuare.

Fig. 2. Vedere din plan i seciune printr-un cuptor modern EBT.

_1190459121.unknown